WO2019059560A1 - 고강도 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 및 그 제조방법 - Google Patents

고강도 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2019059560A1
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polyethylene terephthalate
spinning
nozzle
intrinsic viscosity
yarn
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PCT/KR2018/010211
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임기섭
정일
박성호
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코오롱인더스트리 주식회사
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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
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    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/06—Load-responsive characteristics
    • D10B2401/063—Load-responsive characteristics high strength

Definitions

  • the present invention relates to a polyethylene terephthalate yarn having a high strength compared to a conventional polyethylene terephthalate yarn and a method for producing the same.
  • BACKGROUND OF THE INVENTION 1 Field of the Invention The present invention relates to a polyethylene terephthalate yarn and a production method thereof.
  • PET industrial polyethylene terephthalate
  • a method for producing a PET yarn includes a spinning process for forming a multifilament and a process for stretching the multifilament at a predetermined stretch ratio, wherein the spinning process includes melting the PET chip, And collecting the filaments in the solid state formed by cooling after the PET melt is discharged through the nozzle to form the multifilament.
  • PET yarns Since it is generally required that industrial PET yarns have excellent form stability (i.e. low specific load elongation (EASL) and low dry shrinkage), it is necessary to produce PET yarns, for example at high speeds of 1500 m / min or higher have. That is, by increasing the degree of orientation of the fiber before the stretching process, the morphological stability can be improved.
  • EASL specific load elongation
  • the stretching ratio applicable in the stretching step is inevitably limited. That is, if the spinning speed is increased to more than 1500 m / min to improve the morphological stability of the PET yarn, the stretching ratio applicable to the stretching step can not be lowered to 2.0 or less. The lower the stretching ratio, the lower the strength of the PET yarn.
  • the present invention is directed to a PET yarn and a manufacturing method thereof that can prevent the problems due to the limitations and disadvantages of the related art.
  • One aspect of the present invention is to provide a PET yarn having excellent shape stability and high strength compared to conventional PET yarns.
  • Another aspect of the present invention is to provide a method for producing a PET yarn having high strength compared to conventional PET yarn while having excellent shape stability.
  • a filament yarn comprising 100 to 500 filaments each having a fineness of 2 to 5 denier and having an intrinsic viscosity of 1.1 dl / g or more and a tensile strength of 10 g / d or more.
  • PET yarn is provided.
  • the PET yarn may have an intrinsic viscosity of 1.1 to 1.25 dl / g and a tensile strength of 10 to 10.6 g / d.
  • the PET yarn may have elongation of 3 to 6% or less at 4.5 g / d laod and dry heat shrinkage of 7 to 12% at a load of 4.5 g / d.
  • the PET yarn may have a cut elongation of 13 to 14%.
  • the PET yarn may have a cut elongation of 13.4 to 13.9%.
  • a method for producing a spinning melt comprising: melting a polyethylene terephthalate chip having an intrinsic viscosity of 1.4 to 1.7 dl / g; Discharging the spinning melt through a nozzle of a spinning pack; Heating the spinning melt immediately before being discharged from the nozzle by a heat source of 300 to 500 ° C located directly under the nozzle; Collecting a plurality of filaments formed by the discharging step to form a multifilament; And stretching the multifilament, wherein the temperature of the spinning pack is maintained at 280 to 305 ⁇ ⁇ .
  • the PET yarn manufacturing method may be applied with a stretching speed of 4000 to 6200 m / min and a stretching ratio of 1.9 to 2.5.
  • the distance between the nozzle and the heat source may be 5 to 50 mm.
  • the temperature of the heat source may be higher than the temperature of the radiation pack.
  • the heat source may include a hot wire.
  • the heat source may include a plurality of heat lines, and the heat lines may be arranged between the filaments so as not to interfere with the movement of the filaments.
  • the hot lines may be arranged at regular intervals.
  • Each of the hot lines may be arranged to be parallel to the lower surface of the nozzle.
  • the stretching ratio in the stretching step may be 1.9 to 2.5.
  • the discharging step may be performed at a discharging pressure of 2400 psi or less.
  • a relatively high intrinsic viscosity (IV) PET chip is used and the polymer pyrolysis during the spinning process and thus the drop of the intrinsic viscosity (IV drop) is minimized,
  • a PET yarn having a viscosity (IV) and a relatively high tensile strength of 10 g / d or more can be produced.
  • the uniformity of the mechanical properties of the plurality of filaments constituting the polyester yarn can be improved.
  • FIG. 1 schematically shows an apparatus for producing a PET yarn according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in Fig.
  • the inventors of the present application have found that the intrinsic viscosity (I.V.) of PET yarn is closely related to the strength of PET yarn. That is, the higher the intrinsic viscosity (I.V.) of the PET yarn, the greater the strength of the PET yarn. Therefore, in order to produce PET yarn having higher strength than conventional PET yarn, it is required to produce PET yarn having higher intrinsic viscosity (I.V.) than conventional PET yarn.
  • the low fluidity of the spinning melt increases the discharge pressure, increasing the risk of leaks in the spinning pack and damage to the spinning pack.
  • a relatively high intrinsic viscosity (IV) of from 1.4 to 1.7 dl / g is obtained to produce a PET yarn having a relatively high intrinsic viscosity (IV) of 1.1 dl / g or more and a relatively high strength of 10 g / ) PET chip and a relatively low radiation temperature of 280 to 305 DEG C is applied, it is possible to prevent the leakage phenomenon and the damage of the radiation pack in the above-mentioned radiation pack by applying high-temperature heat energy from directly underneath.
  • FIG. 1 a method of manufacturing a PET yarn according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 a method of manufacturing a PET yarn according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
  • An apparatus includes an extruder 110, a spinning pack 120, a heat source 130, a cooling unit 140, a focusing unit 150, a stretching unit 160, and a winder 170.
  • the radiation pack 120 includes main components such as a filter, a distribution plate, a nozzle 121, and the like, and a pack body 122 surrounding the main components.
  • the heat source 130 may be fixed to the nozzle 121 through a bolt 131. Alternatively, the heat source 130 may be secured to a spin block (not shown) surrounding the spinning pack 120.
  • the PET chip is put into the extruder 110 and then melted to produce a spinning melt (i.e., PET melt), and the spinning melt is extruded into the spinning pack 120.
  • a spinning melt i.e., PET melt
  • the PET chip used in the present invention has an intrinsic viscosity (I.V.) of 1.4 to 1.7 dl / g, which is higher than the intrinsic viscosity (I.V.) (less than 1.4 dl / g) of a PET chip used in the past.
  • I.V. intrinsic viscosity
  • the spinning melt transferred from the extruder 110 to the spinning pack 120 is discharged through the holes of the nozzle 121.
  • the nozzle 121 may have 100 to 500 holes, and L / D, which is a ratio of the length L to the diameter D of each hole, may be 2 to 5.
  • the radiation temperature that is, the temperature of the radiation pack 120 (more specifically, the temperature of the pack body 122) is maintained at 280 to 305 ⁇ when the radiation process is proceeding.
  • the temperature of the radiation pack 120 can be measured through a temperature sensor installed in a spinning block surrounding the radiation pack 120.
  • the spinning temperature is lower than 280 ⁇ ⁇ , the spinning melt is lowered in uniformity and fluidity of the spinning melt is excessively lowered to such an extent that a high discharge pressure outside the allowable range is required.
  • the spinning temperature of 280 to 305 ° C. which is much lower than the spinning temperature of 310 to 320 ° C., which is applied to the conventional PET yarn manufacturing method, is applied, IV drop
  • the spinning temperature of 280 to 305 ° C. which is much lower than the spinning temperature of 310 to 320 ° C., which is applied to the conventional PET yarn manufacturing method, is applied, IV drop
  • the higher the intrinsic viscosity (IV) of the PET chip and the lower the spinning temperature the lower the fluidity of the spinning melt and the lower fluidity of the spinning melt increases the discharge pressure, Thereby increasing the risk of leakage and the damage of the radiation pack 120.
  • the spinning melt immediately before being discharged from the nozzle 121 is heated by a heat source 130 located immediately below the nozzle 121.
  • the spinning process proceeds at a discharge pressure of 2400 psi or less, preferably 2350 psi or less, more preferably 2320 psi or less.
  • the distance between the nozzle 121 and the heat source 130 may be 5 to 50 mm in order to appropriately heat the spinning melt immediately before discharge.
  • the temperature of the heat source 130 is higher than the temperature of the radiation pack 120.
  • the temperature of the heat source 130 may be 300 to 500 ° C, preferably 320 to 490 ° C, more preferably 350 to 480 ° C.
  • the heat source 130 may include a heat ray.
  • the heat source 130 may include a plurality of heat lines, and the heat rays may be radiated through the plurality of semi-solid state filaments 10 formed by discharging the spinning melt from the holes of the nozzle 121
  • the filaments 10 may be arranged such that they do not interfere with each other.
  • the hot wires may be arranged at regular intervals and each of the hot wires may be arranged to be parallel to the lower surface of the nozzle 121.
  • each of the filaments 10 is uniformly spaced from the heat lines by a certain distance (for example, 3 to 10 mm), uniformity of physical properties between the filaments 10 can be ensured.
  • a plurality of hot wires constituting the heat source 130 are arranged at right angles to the nozzle 121 (IV) having a relatively high intrinsic viscosity (IV) of 1.4 to 1.7 dl / g is used to heat the spinning melt immediately before being discharged from the nozzle 121, Even though the temperature is applied, leakage phenomenon in the radiation pack due to an increase in discharge pressure and damage to the radiation pack can be prevented.
  • a plurality of semi-solid filaments 10 formed by discharging the spinning melt from the holes of the nozzle 121 are completely solidified while passing through the cooling part 140. Blowing the cooling wind at a proper temperature and speed to the filaments 10 for controlling the cooling process. The cooling behavior of the filaments 10 greatly affects the final properties of the fibers.
  • the fully-solidified filaments 10 are then converged by the focusing unit 150 to form the multifilament 20.
  • an emulsion may be applied to the multifilament 20. That is, the multifilament 20 forming step and the emulsion applying step may be performed simultaneously.
  • the emulsifying agent may be carried out through a method of MO (Metered Oiling) or RO (Roller Oiling).
  • the multifilament 20 formed through the focusing process is stretched by the stretching portion 160.
  • the extension portion 160 may include first to fifth godet rollers 161, 162, 163, 164, and 165.
  • the first godet roller 161 determines the spinning speed and the draft ratio.
  • the stretching of the multifilament 20 is performed between the first godet roller 161 and the fourth godet roller 164. That is, the draw ratio is determined by the ratio of the speed of the first godet roller 161 to the speed of the fourth godet roller 164.
  • the interval between the fourth godet roller 164 and the fifth godet roller 165 is a relaxation period and is defined by the length of the multifilament 167 drawn by the first to fourth godet rollers 161, 162, 163, (I) the excessive shrinkage of the multifilament 20, (ii) the distortion of the winder 170, and (iii) the unwinding of the multifilament 20, which can be understood as a contraction force immediately after being stretched, Can be prevented from being unstable.
  • the spinning speed (that is, the speed of the first godet roller 161) is 1500 to 3300 m / min and the speed after stretching ] Is 4000 to 6200 m / min, and the stretching ratio is 1.9 to 2.5.
  • the inventive high form stability PET yarns produced at a spinning speed of 1500 to 3300 m / min and a drawing speed of 4000 to 6200 m / min have an elongation of 3 to 6% at 4.5 g / d load 6% at 4.5 g / d laod) and a dry heat shrinkage of 7 to 12%.
  • At least one of the second to fourth godet rollers 162, 163, 164 may be provided with heating means for performing heat treatment / heat setting of the drawn multifilament 20.
  • heating means for performing heat treatment / heat setting of the drawn multifilament 20. For example, by adjusting the number of times the multifilament 20 is wound on the fourth godet roller 164, the time for which the multifilament 20 stays in the fourth godet roller 164 can be adjusted, and the heat treatment / Fixation can be performed.
  • the stretched and heat-treated multifilament 20 is wound by a winder 170 to complete the PET yarn.
  • the PET yarn of the present invention comprises 100 to 500 filaments each having a fineness of 2 to 5 denier and has a relatively high intrinsic viscosity (IV) of 1.1 dl / g or more and a relative relative viscosity of 10 g / d or more And high tensile strength.
  • the PET yarn has a cut elongation of 13 to 14%.
  • the high strength PET yarn of the present invention can be applied to various industrial applications such as tire cord, airbag and the like.
  • a plurality of semi-solid filaments formed by discharging the spinning melt from the holes of the nozzles are completely solidified while passing through the cooling section, and the drawing process, the heat treatment process and the winding process are sequentially performed on the multifilament in which the filaments are gathered, PET yarn (total fineness: 1000 denier) containing 250 filaments each having a fineness of denier was obtained.
  • a discharge pressure of 2101 psi was applied, the rate after drawing was 5800 m / min, and the draw ratio was 2.0.
  • the PET yarn was obtained in the same manner as in Example 1, except that the spinning temperature and the temperature of the hot wires were 299 ° C and 420 ° C, respectively, and the spinning process was performed at a discharge pressure of 2181 psi.
  • the PET yarn was obtained in the same manner as in Example 1, except that the spinning temperature and the temperature of the hot wires were 304 ⁇ and 380 ⁇ , respectively, and the spinning process was performed at a discharge pressure of 2312 psi.
  • a PET chip with an intrinsic viscosity (IV) of 1.4 dl / g was used for the preparation of the spinning melt and the spinning temperature and hot wire temperatures were 298 ° C and 380 ° C, respectively, and the spinning process was performed at a discharge pressure of 2160 psi PET yarn was obtained in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 2 The same method as in Example 1 was applied except that the spinning temperature was 310 ⁇ ⁇ , heating by hot wire was omitted, and a discharge pressure of 2930 psi was applied. However, due to the excessively high discharge pressure, spinning melt leakage in the spinning pack is caused and winding is not possible.
  • a PET chip with an intrinsic viscosity (IV) of 1.4 dl / g was used for the preparation of the spinning melt, except that the spinning temperature was 306 ° C, heating by hot wire was omitted and a discharge pressure of 2370 psi was applied , A PET yarn was obtained in the same manner as in Example 1.
  • a PET chip with an intrinsic viscosity (IV) of 1.21 dl / g was used for the preparation of the spinning melt, except that the spinning temperature was 299 ° C, heating by hot wire was omitted and a discharge pressure of 1910 psi was applied , A PET yarn was obtained in the same manner as in Example 1.
  • a PET chip with an intrinsic viscosity (IV) of 1.21 dl / g was used for the preparation of the spinning melt and the spinning temperature and the temperature of the hot wires were 292 ° C and 380 ° C respectively and the spinning process was carried out at a discharge pressure of 1850 psi PET yarn was obtained in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
  • PET yarns of Examples and Comparative Examples were measured for intrinsic viscosity (IV), tensile strength, cut elongation, elongation at a load of 4.5 g / d (EASL@4.5g/d), and dry heat shrinkage by the following methods (IV of the dropped solidified sample was measured and the tensile strength, cut elongation, EASL@4.5g/d, and dry heat shrinkage of the yarn were not measurable for Comparative Example 1, which was impossible to roll), and the result Table 1 shows the results.
  • the intrinsic viscosity (I.V.) (dl / g) of each PET yarn was measured by a capillary viscometer according to the ASTM D4603-96 method.
  • the solvent used was a mixture of phenol / 1,1,2,2-tetrachloroethane (60/40 wt%).
  • the tensile strength (g / d) and elongation (%) of the PET yarn were measured using an all-purpose tensile tester of Instron Engineering Corp. (Canton, Mass) according to the ASTM D885 method (initial load: 0.05 gf / d, sample length: 250 mm, tensile speed: 300 mm / min), and EASL@4.5 g / d of PET yarn was measured.
  • the dry heat shrinkage percentage (%) of the PET yarn was calculated by the following formula Respectively.
  • a PET chip having a relatively high intrinsic viscosity (IV) of 1.4 to 1.7 dl / g was used and by applying a relatively low radiation temperature of 295 to 304 DEG C to minimize polymer pyrolysis, PET yarns having a high intrinsic viscosity (IV) of 1.11 to 1.25 dl / g, a high tensile strength of 10.0 to 10.6 g / d, and a cut elongation of 13.4 to 13.9% could be obtained.
  • Examples 1 to 4 although a PET chip having a relatively high intrinsic viscosity (IV) of 1.4 to 1.7 dl / g was used and a relatively low radiation temperature of 295 to 304 ⁇ was applied, (Spinning speed: 5800 mm / min) with a discharge pressure of 2101 to 2312 psi, that is, an allowable discharge pressure (that is, 2400 psi or less) by heating the spinning melt just before discharging could.
  • IV intrinsic viscosity

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Abstract

1.1 dl/g 이상의 고유점도 및 10 g/d 이상의 인장강도를 갖는 PET 원사 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 제조방법은, 방사 용융액 제조를 위해 1.4 내지 1.7 dl/g의 고유점도를 갖는 PET 칩을 용융시키는 단계, 방사팩의 노즐을 통해 상기 방사 용융액을 토출하는 단계, 상기 노즐 직하에 위치한 300 내지 500 ℃의 열원으로 상기 노즐로부터 토출되기 직전의 상기 방사 용융액을 가열하는 단계, 상기 토출 단계에 의해 형성된 다수의 필라멘트들을 집속시켜 멀티필라멘트를 형성시키는 단계, 및 상기 멀티필라멘트를 연신하는 단계를 포함하고, 상기 방사팩의 온도는 280 내지 305 ℃로 유지된다.

Description

고강도 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 및 그 제조방법
본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 기존의 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 대비 높은 강도를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 및 그 제조방법에 관한 것이다.
타이어 코드, 에어백 등의 제조에 이용되는 산업용 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, 'PET') 원사의 기계적 물성(예를 들어, 강도, 신도 등)을 향상시키려는 연구가 지속적으로 수행되고 있다.
일반적으로, PET 원사의 제조방법은 멀티필라멘트 형성을 위한 방사 공정과 상기 멀티필라멘트를 소정 연신비로 연신하는 공정을 포함하며, 상기 방사 공정은 PET 칩을 용융시키는 단계, PET 용융액을 방사팩의 노즐을 통해 토출하는 단계, 및 상기 PET 용융액이 상기 노즐을 통해 토출된 후 냉각을 통해 형성된 고화 상태의 필라멘트들을 집속시켜 멀티필라멘트를 형성시키는 단계를 포함한다.
산업용 PET 원사는 우수한 형태안정성(즉, 낮은 특정 하중 신율(EASL) 및 낮은 건열수축율)을 가질 것이 일반적으로 요구되기 때문에, 예를 들어 1500 m/min 이상의 고속 방사를 통해 PET 원사를 제조할 필요가 있다. 즉, 연신 공정 전에 섬유의 배향도를 증가시킴으로써 형태안정성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 방사 속도와 연신비는 트레이드-오프(trade-off) 관계를 갖기 때문에, 방사 속도를 증가시키면 연신 단계에서 적용될 수 있는 연신비가 제한될 수밖에 없다. 즉, PET 원사의 형태안정성을 향상시키기 위하여 방사 속도를 1500 m/min 이상으로 증가시키면 연신 단계에서 적용될 수 있는 연신비가 2.0 이하로 낮아질 수밖에 없다. 연신비가 낮을수록 PET 원사의 강도도 낮아진다.
따라서, 우수한 형태안정성을 가지면서도 기존의 PET 원사에 비해 더 높은 강도를 갖는 PET 원사를 제조하기 위해서는, 연신비 외의 다른 공정 인자(들)의 조절을 통해 PET 원사의 강도를 증가시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 PET 원사 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 우수한 형태안정성을 가지면서도 기존의 PET 원사 대비 높은 강도를 갖는 PET 원사를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 우수한 형태안정성을 가지면서도 기존의 PET 원사 대비 높은 강도를 갖는 PET 원사를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 2 내지 5 데니어의 섬도를 각각 갖는 100 내지 500개의 필라멘트들을 포함하고, 1.1 dl/g 이상의 고유점도 및 10 g/d 이상의 인장강도를 갖는 것을 특징으로 하는, PET 원사가 제공된다.
상기 PET 원사는 1.1 내지 1.25 dl/g의 고유점도 및 10 내지 10.6 g/d의 인장강도를 가질 수 있다.
상기 PET 원사는 4.5g/d 하중에서 3 내지 6 %의 신율(elongation of 3 to 6 % or less at 4.5 g/d laod) 및 7 내지 12 %의 건열수축율을 가질 수 있다.
상기 PET 원사는 13 내지 14 %의 절단신도를 가질 수 있다.
상기 PET 원사는 13.4 내지 13.9 %의 절단신도를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 방사 용융액(spinning melt) 제조를 위해 1.4 내지 1.7 dl/g의 고유점도를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 용융시키는 단계; 방사팩(spinning pack)의 노즐을 통해 상기 방사 용융액을 토출하는 단계; 상기 노즐 직하에 위치한 300 내지 500 ℃의 열원으로 상기 노즐로부터 토출되기 직전의 상기 방사 용융액을 가열하는 단계; 상기 토출 단계에 의해 형성된 다수의 필라멘트들을 집속시켜 멀티필라멘트를 형성시키는 단계; 및 상기 멀티필라멘트를 연신하는 단계를 포함하고, 상기 방사팩의 온도는 280 내지 305 ℃로 유지되는, PET 원사 제조방법이 제공된다.
상기 PET 원사 제조방법에는 4000 내지 6200 m/min의 연신 후 속도 및 1.9 내지 2.5의 연신비가 적용될 수 있다.
상기 노즐과 상기 열원 사이의 거리는 5 내지 50 mm일 수 있다.
상기 열원의 온도는 상기 방사팩의 온도보다 높을 수 있다.
상기 열원은 열선을 포함할 수 있다.
상기 열원은 다수의 열선들을 포함할 수 있고, 상기 열선들은 상기 필라멘트들의 이동을 방해하지 않도록 상기 필라멘트들 사이에 각각 배열될 수 있다.
상기 열선들은 등간격으로 배열될 수 있다.
상기 열선들 각각은 상기 노즐의 하면과 평행이 되도록 배열될 수 있다.
상기 연신 단계에서 연신비는 1.9 내지 2.5일 수 있다.
상기 토출 단계는 2400 psi 이하의 토출 압력 하에서 수행될 수 있다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명에 의하면, 상대적으로 높은 고유점도(Intrinsic Viscosity: I.V.)의 PET 칩을 사용하고 방사 공정 중의 폴리머 열분해 및 그로 인한 고유점도 저하(I.V. drop)를 최소화함으로써, 1.1 dl/g 이상의 상대적으로 높은 고유점도(I.V.) 및 10 g/d 이상의 상대적으로 높은 인장강도(tensile strength)를 갖는 PET 원사가 제조될 수 있다.
또한, 상대적으로 높은 고유점도(I.V.)의 PET 칩을 사용함에도 불구하고, 그리고 고유점도 저하(I.V. drop)를 최소화하기 위하여 상대적으로 낮은 방사 온도를 적용함에도 불구하고, 구금 직하로부터 고온의 열에너지를 부여함으로써 PET 용융액의 유동성 저하로 인한 토출 압력 증가를 방지할 수 있고, 따라서, 토출 압력 증가로 인한 누출현상(leakage) 및 방사팩 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 폴리에스테르 원사를 구성하는 다수의 필라멘트들의 기계적 물성의 균일성이 향상될 수 있다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 원사의 제조장치를 개략적으로 보여주고,
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도이다.
본 출원의 발명자들은 PET 원사의 고유점도(I.V.)가 PET 원사의 강도와 밀접한 관련이 있음을 발견하였다. 즉, PET 원사의 고유점도(I.V.)가 높을수록 PET 원사의 강도가 증가한다. 따라서, 기존의 PET 원사에 비해 높은 강도를 갖는 PET 원사를 제조하기 위해서는, 기존의 PET 원사에 비해 높은 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 원사를 제조할 것이 요구된다.
기존의 PET 원사에 비해 높은 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 원사를 제조하기 위해서는, (i) 기존의 PET 원사 제조에 사용되던 PET 칩의 고유점도(I.V.)에 비해 높은 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩을 사용하여 방사 용융액을 제조하여야 하고, (ii) 기존의 PET 원사 제조에 적용되었던 방사 온도(즉, 방사팩의 온도)보다 낮은 방사 온도를 적용함으로써 폴리머의 열분해 및 그로 인한 고유점도 저하(I.V. drop)를 최소화시켜야 한다.
그러나, PET 칩의 고유점도(I.V.)가 높을수록 그리고 방사 온도가 낮을수록 방사 용융액의 유동성이 낮아진다. 방사 용융액의 낮은 유동성은 토출 압력을 증가시켜 방사팩에서의 누출현상 및 방사팩 손상의 위험을 증가시킨다.
본 발명에 의하면, 1.1 dl/g 이상의 상대적으로 높은 고유점도(I.V.) 및 10 g/d 이상의 상대적으로 높은 강도를 갖는 PET 원사를 제조하기 위하여 1.4 내지 1.7 dl/g의 상대적으로 높은 고유점도(I.V.)의 PET 칩을 사용하고 280 내지 305 ℃의 상대적으로 낮은 방사 온도를 적용함에도 불구하고, 구금 직하로부터 고온의 열에너지를 부여함으로써 위와 같은 방사팩에서의 누출현상 및 방사팩 손상을 방지할 수 있다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 PET 원사 제조방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 익스트루더(extruder)(110), 방사팩(spinning pack)(120), 열원(130), 냉각부(140), 집속부(150), 연신부(160), 및 와인더(170)를 포함한다.
상기 방사팩(120)은 필터, 분배판, 노즐(121) 등과 같은 메인 부품들 및 상기 메인 부품들을 감싸는 팩 바디(122)를 포함한다. 상기 열원(130)은 볼트(131)를 통해 상기 노즐(121)에 고정될 수 있다. 대안적으로, 상기 열원(130)은 상기 방사팩(120)을 감싸는 스핀 블록(미도시)에 고정될 수도 있다.
먼저, PET 칩이 익스트루더(110)에 투입된 후 용융되어 방사 용융액(즉, PET 용융액)이 만들어지고, 이 방사 용융액이 방사팩(120)으로 압출된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 이용되는 PET 칩은 기존에 사용되던 PET 칩의 고유점도(I.V.)(1.4 dl/g 미만)에 비해 높은 1.4 내지 1.7 dl/g의 고유점도(I.V.)를 갖는다.
PET 원사의 배향성을 높이는 고속 방사가 수행될 것이 요구되기 때문에, PET 칩의 고유점도(I.V.)가 1.4 dl/g 미만이면, 1.1 dl/g 이상의 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 원사의 제조가 불가능하고, 따라서, 10 g/d 이상의 인장강도를 갖는 PET 원사 제조도 불가능하다.
반면, PET 칩의 고유점도(I.V.)가 1.7 dl/g를 초과하면, 허용 범위(2400 psi 이하)를 벗어나는 높은 토출 압력이 요구될 정도로 방사 용융액의 유동성이 지나치게 낮아진다(심지어, 본 발명의 방법이 적용된다고 하더라도).
상기 익스트루더(110)로부터 상기 방사팩(120)으로 전달된 방사 용융액은 상기 노즐(121)의 홀들(holes)을 통해 토출된다. 상기 노즐(121)은 100 내지 500개의 홀들을 가질 수 있으며, 각 홀의 길이(L)와 직경(D)의 비율인 L/D는 2 내지 5일 수 있다.
본 발명에 의하면, 방사 공정이 진행될 때 방사 온도, 즉 상기 방사팩(120)의 온도[더욱 구체적으로는, 상기 팩 바디(122)의 온도]는 280 내지 305 ℃로 유지된다. 일반적으로, 상기 방사팩(120)의 온도는 상기 방사팩(120)을 감싸고 있는 방사 블록(spinning block)에 설치된 온도 센서를 통해 측정될 수 있다.
방사 온도가 280℃ 미만일 경우, 방사 용융액의 균일성이 저하될 뿐만 아니라, 허용 범위를 벗어나는 높은 토출 압력이 요구될 정도로 방사 용융액의 유동성이 지나치게 낮아진다.
반면, 방사 온도가 305℃를 초과할 경우, 폴리머의 급격한 열분해가 야기되어 심각한 고유점도 저하(I.V. drop)가 발생하고, 결과적으로, 10 g/d 이상의 높은 인장강도를 갖는 PET 원사 제조가 불가능해진다.
즉, 본 발명에 의하면, 기존의 PET 원사 제조방법에 적용되었던 310 내지 320 ℃의 방사 온도에 비해 훨씬 낮은 280 내지 305 ℃의 방사 온도가 적용됨으로써, 방사 공정 중의 폴리머 열분해 및 그로 인한 고유점도 저하(I.V. drop)가 최소화될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, PET 칩의 고유점도(I.V.)가 높을수록 그리고 방사 온도가 낮을수록 방사 용융액의 유동성이 낮아지고, 방사 용융액의 낮은 유동성은 토출 압력을 증가시켜 방사팩(120)에서의 누출현상 및 방사팩(120) 손상의 위험을 증가시킨다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 의하면, 상기 노즐(121)로부터 토출되기 직전의 상기 방사 용융액이 상기 노즐(121) 직하(immediately below)에 위치한 열원(130)으로 가열된다.
토출 압력을 결정하는 가장 중요한 인자는 상기 노즐(121)로부터 토출되기 직전의 방사 용융액의 유동성이다. 따라서, 방사 용용액이 노즐(121)로부터 토출되기 직전에 순간적으로만 가열된다면, 폴리머의 심각한 열분해를 야기하지 않으면서도 토출 직전에 그 유동성이 순간적으로 증가될 수 있고, 그 결과, 토출 압력의 증가가 최소화될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 2400 psi 이하, 바람직하게는 2350 psi 이하, 더욱 바람직하게는 2320 psi 이하의 토출 압력으로 방사 공정이 진행된다.
결과적으로, 본 발명에 의하면, 1.4 내지 1.7 dl/g의 상대적으로 높은 고유점도(I.V.)의 PET 칩을 사용하고 280 내지 305 ℃의 상대적으로 낮은 방사 온도를 적용함에도 불구하고, 토출 압력 증가로 인한 방사팩에서의 누출현상 및 방사팩 손상이 방지될 수 있다.
토출 직전의 방사 용융액을 적절히 가열하기 위하여, 상기 노즐(121)과 상기 열원(130) 사이의 거리는 5 내지 50 mm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열원(130)의 온도는 상기 방사팩(120)의 온도보다 높다. 예를 들어, 상기 열원(130)의 온도는 300 내지 500 ℃, 바람직하게는 320 내지 490 ℃, 더욱 바람직하게는 350 내지 480 ℃일 수 있다.
상기 열원(130)은 열선을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 열원(130)은 다수의 열선들을 포함할 수 있고, 상기 열선들은 방사 용융액이 상기 노즐(121)의 홀들로부터 토출되면서 형성되는 다수의 반고형 상태의 필라멘트들(10)의 이동을 방해하지 않도록 상기 필라멘트들(10) 사이에 배열될 수 있다.
토출 직전의 방사 용융액을 균일하게 가열하기 위하여, 상기 열선들은 등간격으로 배열될 수 있고 상기 열선들 각각은 상기 노즐(121)의 하면과 평행이 되도록 배열될 수 있다.
또한, 각각의 상기 필라멘트들(10)은 상기 열선들로부터 일정 거리(예를 들어, 3 내지 10 mm)로 균일하게 이격되어 있기 때문에 필라멘트들(10)간의 물성의 균일성이 담보될 수 있다.
본 발명에 의하면, 노즐(121)로부터 토출되는 방사 용융액의 냉각을 지연시키기 위한 종래의 원통형 히팅 후드와 달리, 열원(130)을 구성하는 다수의 열선들이 상기 노즐(121) 직하에 등간격으로 배치되어 상기 노즐(121)로부터 토출되기 직전의 방사 용융액을 순간적으로 가열하기 때문에, 1.4 내지 1.7 dl/g의 상대적으로 높은 고유점도(I.V.)의 PET 칩을 사용하고 280 내지 305 ℃의 상대적으로 낮은 방사 온도를 적용함에도 불구하고, 토출 압력 증가로 인한 방사팩에서의 누출현상 및 방사팩 손상이 방지될 수 있다.
방사 용융액이 상기 노즐(121)의 홀들로부터 토출되면서 형성되는 다수의 반고형 상태의 필라멘트들(10)은 냉각부(140)를 통과하면서 완전히 고화된다. 상기 냉각 공정의 제어를 위하여 적당한 온도 및 속도의 냉각풍을 상기 필라멘트들(10)에 불어준다. 필라멘트들(10)의 냉각 거동은 섬유의 최종 물성에 큰 영향을 미친다.
이어서, 완전 고화된 필라멘트들(10)이 집속부(150)에 의해 집속됨으로써 멀티필라멘트(20)를 형성한다. 상기 집속부(150)에서 유제가 상기 멀티필라멘트(20)에 부여될 수 있다. 즉, 멀티필라멘트(20) 형성 단계와 유제 부여 단계가 동시에 수행될 수 있다. 상기 유제 부여는 MO(Metered Oiling) 또는 RO(Roller Oiling) 방식을 통해 수행될 수 있다.
집속 공정을 통해 형성된 상기 멀티필라멘트(20)가 연신부(160)에서 연신된다. 상기 연신부(160)는 제1 내지 제5 고뎃 롤러들(161, 162, 163, 164, 165)을 포함할 수 있다.
제1 고뎃 롤러(161)는 방사 속도 및 방사 드래프트율(draft ratio)을 결정한다.
상기 멀티필라멘트(20)의 연신은 제1 고뎃 롤러(161)와 제4 고뎃 롤러(164) 사이에서 수행된다. 즉, 상기 제1 고뎃 롤러(161)의 속도에 대한 제4 고뎃 롤러(164)의 속도의 비율로 연신비(draw ratio)가 결정된다.
상기 제4 고뎃 롤러(164)와 상기 제5 고뎃 롤러(165) 사이는 릴렉세이션(relaxation) 구간으로서, 제1 내지 제4 고뎃 롤러들(161, 162, 163, 164)에 의해 연신된 멀티필라멘트(20)에 약간의 릴렉스를 부여함으로써 스트레칭된 직후의 수축력으로 이해 야기될 수 있는 (i) 멀티필라멘트(20)의 과도한 수축, (ii) 와인더(170)의 찌그러짐, 및 (iii) 해사(unwinding)의 불안정성을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 방사 속도[즉, 상기 제1 고뎃 롤러(161)의 속도]는 1500 내지 3300 m/min이고, 연신 후 속도[즉, 상기 제4 고뎃 롤러(164)의 속도]는 4000 내지 6200 m/min이고, 연신비는 1.9 내지 2.5이다. 1500 내지 3300 m/min의 방사 속도 및 4000 내지 6200 m/min의 연신 후 속도로 제조되는 본 발명의 높은 형태안정성의 PET 원사는 4.5 g/d 하중에서 3 내지 6 %의 신율(elongation of 3 to 6 % at 4.5 g/d laod) 및 7 내지 12 %의 건열수축율을 갖는다.
선택적 사항으로, 연신된 멀티필라멘트(20)의 열처리/열고정을 수행하기 위하여 상기 제2 내지 제4 고뎃 롤러들(162, 163, 164) 중 적어도 하나에 가열 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, 제4 고뎃 롤러(164)에 감기는 횟수를 조절함으로써 멀티필라멘트(20)가 제4 고뎃 롤러(164)에 체류하는 시간을 조절할 수 있고, 이를 통해 연신사에 대한 적절한 열처리/열고정을 수행할 수 있다.
연신 및 열처리된 멀티필라멘트(20)가 와인더(170)에 의해 권취됨으로써 PET 원사가 완성된다.
본 발명의 PET 원사는, 2 내지 5 데니어의 섬도를 각각 갖는 100 내지 500개의 필라멘트들을 포함하며, 전술한 바와 같이, 1.1 dl/g 이상의 상대적으로 높은 고유점도(I.V.) 및 10 g/d 이상의 상대적으로 높은 인장강도를 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 PET 원사는 13 내지 14 %의 절단신도를 갖는다.
본 발명의 고강도 PET 원사는 타이어 코드, 에어백 등과 같은 다양한 산업 응용에 적용될 수 있다.
이하, 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안된다.
실시예 1
1.7 dl/g의 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩의 용융을 통해 얻어진 방사 용융액이 방사팩의 노즐의 250개 홀들(L/D = 2.1/0.7)을 통해 토출되었다. 이때, 방사팩의 온도, 즉 방사 온도는 약 295℃이었다. 또한, 노즐의 홀들로부터 토출되기 직전의 방사 용융액이 상기 노즐 직하에 상기 노즐로부터 10mm 이격되어 위치한 450℃의 열선들로 가열되었다. 방사 용융액이 상기 노즐의 홀들로부터 토출되면서 형성된 다수의 반고형 상태의 필라멘트들이 냉각부를 통과하면서 완전히 고화되었고, 상기 필라멘트들이 집속되어 형성된 멀티필라멘트에 대하여 연신 공정, 열처리 공정 및 권취 공정이 차례로 수행됨으로써 4 데니어의 섬도를 각각 갖는 250개의 필라멘트들을 포함하는 PET 원사(총섬도: 1000 데니어)가 얻어졌다. 2101 psi의 토출 압력이 적용되었고, 연신 후 속도는 5800 m/min이었으며, 연신비는 2.0이었다.
실시예 2
방사 온도 및 열선들의 온도가 각각 299℃ 및 420℃이었고, 2181 psi의 토출 압력 하에서 방사 공정이 수행되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PET 원사가 얻어졌다.
실시예 3
방사 온도 및 열선들의 온도가 각각 304℃ 및 380℃이었고, 2312 psi의 토출 압력 하에서 방사 공정이 수행되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PET 원사가 얻어졌다.
실시예 4
방사 용융액의 제조를 위해 1.4 dl/g의 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩이 사용되었고, 방사 온도 및 열선들의 온도가 각각 298℃ 및 380℃이었으며, 2160 psi의 토출 압력 하에서 방사 공정이 수행되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PET 원사가 얻어졌다.
비교예 1
방사 온도가 310℃이었고, 열선에 의한 가열이 생략되었으며, 2930 psi의 토출 압력이 적용되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 적용하였다. 그러나, 지나치게 높은 토출 압력으로 인해 방사팩에서의 방사 용융액 누출이 야기되어 권취가 불가능하였다.
비교예 2
방사 용융액의 제조를 위해 1.4 dl/g의 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩이 사용되었고, 방사 온도가 306℃이었고, 열선에 의한 가열이 생략되었으며, 2370 psi의 토출 압력이 적용되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PET 원사가 얻어졌다.
비교예 3
방사 용융액의 제조를 위해 1.21 dl/g의 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩이 사용되었고, 방사 온도가 299℃이었고, 열선에 의한 가열이 생략되었으며, 1910 psi의 토출 압력이 적용되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PET 원사가 얻어졌다.
비교예 4
방사 용융액의 제조를 위해 1.21 dl/g의 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩이 사용되었고, 방사 온도 및 열선들의 온도가 각각 292℃ 및 380℃이었으며, 1850 psi의 토출 압력 하에서 방사 공정이 수행되었다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 PET 원사가 얻어졌다.
실시예들 및 비교예들의 PET 원사들을 고유점도(I.V.), 인장강도, 절단신도, 4.5g/d 하중에서의 신율(EASL@4.5g/d), 및 건열수축율을 아래의 방법에 의해 각각 측정하였고(권취가 불가능하였던 비교예 1의 경우, 낙하된 고화물 샘플의 I.V.가 측정되었고, 원사의 인장강도, 절단신도, EASL@4.5g/d, 및 건열수축율은 측정 불가능하였음), 그 결과를 표 1에 나타내었다.
* PET 원사의 고유점도(I.V.)
각 PET 원사의 고유점도(I.V.)(dl/g)를 ASTM D4603-96 방법에 따라 모세관 점도계(Capillary Viscometer)로 측정하였다. 사용된 용매는 페놀/1,1,2,2-테트라클로로에탄 (60/40 중량%) 혼합액이었다.
* PET 원사의 인장강도, EASL@4.5g/d, 및 절단신도
ASTM D885 방법에 따라, 인스트론사(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)의 만능인장시험기를 이용하여, PET 원사의 인장강도(g/d) 및 절단신도(%)를 각각 측정하였고(초기하중: 0.05 gf/d, 시료 길이: 250 mm, 인장속도: 300 mm/min), PET 원사의 EASL@4.5g/d를 측정하였다.
* PET 원사의 건열수축율
ASTM D885 방법에 따라, 시편의 최초 길이(L1) 및 177℃ 오븐에서 2분 경과 후 상기 시편의 길이(L2)를 각각 측정한 후, 아래의 식에 의해 PET 원사의 건열수축율(%)을 산출하였다.
식: 건열수축율(%) = [(L1-L2)/L1]×100
공정 조건 PET 원사
PET 칩I.V.(dl/g) 방사온도(℃) 열선온도(℃) 연신 후속도(m/min) 토출압력(psi) I.V.(dl/g) 인장강도(g/d) EASL@4.5g/d(%) 건열수축율 (%) 절단신도(%)
실시예1 1.7 295 450 5800 2101 1.25 10.6 4.4 9.9 13.4
실시예2 1.7 299 420 5800 2181 1.23 10.3 4.3 9.8 13.8
실시예3 1.7 304 380 5800 2312 1.19 10.2 4.4 9.7 13.7
실시예4 1.4 298 380 5800 2160 1.11 10.0 4.5 9.5 13.9
비교예1 1.7 310 - 5800 2930 1.12(낙하된 고형물 샘플의 I.V.) - - - -
비교예2 1.4 306 - 5800 2370 1.03 9.3 4.6 10.3 12.9
비교예3 1.21 299 - 5800 1910 0.93 9.0 4.6 10.6 13.1
비교예4 1.21 292 380 5800 1850 0.95 9.2 4.5 9.5 13.0
실시예 1 내지 4에서는, 1.4 내지 1.7 dl/g의 상대적으로 높은 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩을 사용하고, 폴리머 열분해를 최소화하기 위하여 295 내지 304 ℃의 상대적으로 낮은 방사 온도를 적용함으로써, 1.11 내지 1.25 dl/g의 높은 고유점도(I.V.), 10.0 내지 10.6 g/d의 높은 인장강도, 및 13.4 내지 13.9 %의 절단 신도를 갖는 PET 원사가 얻어질 수 있었다. 이에 반해, 비교예 3 및 비교예 4와 같이 1.4 dl/g 미만의 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩이 사용되는 경우에는, 299℃ 또는 292℃의 낮은 방사 온도가 적용되어 폴리머 열분해가 실시예 1 내지 4에 비해 적었을 것임에도 불구하고 PET 원사의 고유점도(I.V.) 및 인장강도가 각각 1.1 dl/g 및 10 g/d에 미치지 못하였다.
또한, 비교예 2와 같이, 1.4 dl/g의 상대적으로 높은 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩이 사용되었지만 306℃의 높은 방사 온도가 적용되어 심각한 폴리머 열분해가 야기된 경우에도, PET 원사의 고유점도(I.V.) 및 인장강도가 각각 1.1 dl/g 및 10 g/d에 미치지 못하였다.
한편, 실시예 1 내지 4에서는, 1.4 내지 1.7 dl/g의 상대적으로 높은 고유점도(I.V.)를 갖는 PET 칩이 사용되고 295 내지 304 ℃의 상대적으로 낮은 방사 온도가 적용되었음에도 불구하고, 380 내지 450 ℃의 열선으로 토출 직전의 방사 용융액을 가열함으로써 2101 내지 2312 psi의 토출 압력, 즉, 허용 가능한 토출 압력(즉, 2400 psi 이하)으로 방사 공정 및 연신 공정(연신 후 속도: 5800 mm/min)을 수행할 수 있었다.
이에 반해, 실시예 1 내지 3과 같이 1.7 dl/g의 고유점도(I.V.)의 PET 칩이 사용된 비교예 1의 경우, 실시예 1 내지 3에서의 방사 온도보다 높은 310℃의 방사 온도가 적용되었음에도 불구하고 열선에 의한 가열이 생략되었기 때문에 허용 가능 범위를 벗어난 높은 토출 압력(즉, 2930 psi)이 요구되었고, 그 결과, 방사팩에서의 방사 용융액 누출이 야기되어 원사 권취가 불가능하였다. 따라서, 열선에 의한 가열 없이 1.7 dl/g의 고유점도(I.V.)의 PET 칩으로 방사 공정을 수행하기 위해서는 310℃보다 훨씬 높은 방사 온도를 적용하여 토출 압력을 감소시킬 것이 요구된다고 볼 수 있다. 그러나, 310℃의 방사 온도를 적용할 경우에도 상당한 폴리머 열분해가 발생하여 약 0.58 dl/g의 I.V. 저하(PET 칩의 I.V. - 낙하 고형물 샘플의 I.V.)가 야기되었음을 감안할 때, 310℃보다 훨씬 높은 방사 온도가 적용될 경우, 0.6 dl/g을 초과하는 I.V. 저하가 야기되어 PET 원사의 고유점도(I.V.) 및 인장강도가 각각 1.1 dl/g 및 10 g/d에 미치지 못할 것이 자명하다.

Claims (13)

  1. 2 내지 5 데니어의 섬도를 각각 갖는 100 내지 500개의 필라멘트들을 포함하고,
    1.1 dl/g 이상의 고유점도 및 10 g/d 이상의 인장강도를 갖는 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사.
  2. 제1항에 있어서,
    1.1 내지 1.25 dl/g의 고유점도 및 10 내지 10.6 g/d의 인장강도를 갖는 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사.
  3. 제1항에 있어서,
    4.5g/d 하중에서 3 내지 6 %의 신율(elongation of 3 to 6 % at 4.5 g/d laod) 및 7 내지 12 %의 건열수축율을 갖는 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사.
  4. 제1항에 있어서,
    13 내지 14 %의 절단신도를 갖는 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사.
  5. 제4항에 있어서,
    13.4 내지 13.9 %의 절단신도를 갖는 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사.
  6. 방사 용융액(spinning melt) 제조를 위해 1.4 내지 1.7 dl/g의 고유점도를 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 용융시키는 단계;
    방사팩(spinning pack)의 노즐을 통해 상기 방사 용융액을 토출하는 단계;
    상기 노즐 직하에 위치한 300 내지 500 ℃의 열원으로 상기 노즐로부터 토출되기 직전의 상기 방사 용융액을 가열하는 단계;
    상기 토출 단계에 의해 형성된 다수의 필라멘트들을 집속시켜 멀티필라멘트를 형성시키는 단계; 및
    상기 멀티필라멘트를 연신하는 단계를 포함하고,
    상기 방사팩의 온도는 280 내지 305 ℃로 유지되는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    4000 내지 6200 m/min의 연신 후 속도 및 1.9 내지 2.5의 연신비가 적용되는 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 노즐과 상기 열원 사이의 거리는 5 내지 50 mm인 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열원의 온도는 상기 방사팩의 온도보다 높은 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열원은 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 열원은 다수의 열선들을 포함하며,
    상기 열선들은 상기 필라멘트들의 이동을 방해하지 않도록 상기 필라멘트들 사이에 각각 배열된 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열선들은 등간격으로 배열되어 있으며,
    상기 열선들 각각은 상기 노즐의 하면과 평행이 되도록 배열된 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 제조방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 토출 단계는 2400 psi 이하의 토출 압력 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트 원사 제조방법.
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